- Aula 1 - REDES DE COMPUTADORES 1. INTRODUÇÃO O ponto chave da tecnologia dominante neste século tem sido a aquisição, o processamento e a distribuição da informação. - Instalação de redes telefônicas de alcance mundial. - Invenção do rádio e televisão. - Nascimento e o contínuo crescimento da indústria de computadores. - Lançamento de satélites de comunicação. Nos dias atuais as áreas descritas acima estão convergindo rapidamente e as diferenças entre coleta, transporte, armazenamento e processamento de informações desaparecem rapidamente. Durante as duas primeiras décadas de sua existência, os sistemas computacionais eram altamente localizados (normalmente dentro de uma grande sala) - o Centro de Computação. Há 20 anos, falar em computadores interligados era uma ficção científica. Este modelo apresenta dois problemas: 1. O conceito de um único e grande computador fazendo todo o trabalho; 2. A idéia dos usuários trazerem o trabalho ao computador, ao invés de levar o computador ao usuário. Este modelo arcaico tem sido rapidamente trocado por sistemas em que um grande número de computadores separados, mas interconectados, fazem a tarefa. É o que chamamos de Rede de Computadores. Redes de Computadores: uma coleção de computadores autônomos interconectados. 1
Quando dois computadores estão interconectados? A simples possibilidade deles trocarem informações é suficiente para afirmarmos que ambos estão interconectados. Essa troca de informações não necessariamente deve ser realizada por meio de um fio de cobre, como estamos acostumados ver; também podem ser usadas fibras ópticas, microondas, ondas de infravermelho e satélites de comunicação. 1.1. Redes de Computadores (1) x Sistemas Distribuídos (2) (1) Esse modelo os usuários ficam expostos as máquinas reais. O fato das máquinas usarem hardwares, softwares diferentes é visível ao usuário. Se o usuário desejar executar um software e outra máquina, este deverá fazer um logon nesta máquina e executar o programa. (2) Um conjunto de computadores independentes que parece, aos seus usuários, um único sistema coerente. Ex. www, pois tudo aparenta ser um documento (Uma página web). Porém existe uma considerável semelhança entre estes dois assuntos, por exemplo, o fato de que ambas as abordagens necessitam movimentar arquivos. A diferença está em quem é o responsável por este controle. 1.2. Evolução dos Sistemas de Computação Na década de 1950, computadores eram máquinas grandes e complexas, operadas por pessoas altamente especializadas. Usuários enfileiravam-se para submeter suas leitoras de cartões ou fitas magnéticas que eram processados em lote. Não havia nenhuma forma de interação direta entre usuários e máquina. Avanços na década de 1960 possibilitaram o desenvolvimento dos primeiros terminais interativos, permitindo aos usuários acesso ao computador central através de linhas de comunicação. Usuários passavam a ter então um mecanismo que possibilitava a interação direta com o computador, ao mesmo tempo em que avanços nas técnicas de processamento davam origem a sistemas de tempo compartilhado (time-sharing), permitindo que várias tarefas dos diferentes usuários ocupassem simultaneamente o computador central, através de uma espécie de revezamento no tempo de ocupação do processador. 2
Mudanças na caracterização dos sistemas de computação ocorreram durante a década de 1970: de um sistema único centralizado e de grande porte, disponível para todos os usuários de uma determinada organização, partia-se em direção à distribuição do poder computacional. O desenvolvimento de minis e microcomputadores de bom desempenho, com requisitos menos rígidos de temperatura e umidade, permitiu a instalação de considerável poder computacional em várias localizações de uma organização, ao invés da anterior concentração deste poder em uma determinada área. Dessa forma, diminuía a concentração computacional. A capacidade de troca de informações também foi uma razão importante para a interconexão. Usuários individuais de sistemas de computação não trabalham isolados e necessitam de alguns dos benefícios oferecidos por um sistema centralizado. Entre esses a capacidade de troca de mensagens entre os diversos usuários e a facilidade de acesso a dados e programas de várias fontes quando da preparação de um documento. Ambientes de trabalho cooperativos se tornaram uma realidade tanto nas empresas como nas universidades, exigindo a interconexão dos equipamentos nessas organizações. 1.3. Aplicação das redes de computadores Por que as pessoas estão interessadas em redes de computadores? Com que finalidade as redes podem ser usadas? Podemos dividir as redes em dois grupos bem distintos quanto a sua aplicabilidade. - Redes corporativas - Redes Pessoais 1.3.1. Redes Corporativas / Aplicações comerciais Atualmente as empresas têm um número significativo de computadores com as mais diversas finalidades, seja ela para monitorar a produção, controlar estoques ou elaborar folha de pagamento. Inicialmente cada computador funciona de forma isolada. Porém é importante para a gerência/direção conectá-los para, assim, poder extrair e correlacionar informações sobre a empresa inteira. Em termos genéricos, aqui falamos em compartilhamento de recursos. Um exemplo claro disso é o 3
compartilhamento de impressoras. Nenhum indivíduo necessita de uma impressora privada, sendo uma impressora de alta capacidade muitas vezes mais econômica, rápida e de mais fácil manutenção. Mais importante do que isso é o compartilhamento de informações. A maioria das empresas possui banco de dados que devem ser acessadas por diversos computadores. Hoje, desde a pequena loja a mais complexa montadora se vê dependente de algum tipo de recurso de rede. Contudo, o emprego de redes de computadores não se restringe a um ambiente confinado; imagine um representante comercial realizando vendas no interior do estado e que necessita enviar dados referentes a uma venda para a matriz de sua empresa localizada na capital. No mínimo podemos concluir que a matriz possui um computador com grande capacidade de processamento, que chamamos de servidor, como um banco de dados, ligado de alguma forma a internet. Ou mesmo os funcionários do setor de contabilidade realizando cálculos da empresa e o produto de seu trabalho estar armazenado em um servidor. Todo esse arranjo é chamado de modelo Cliente-Servidor, amplamente utilizado nas empresas. Pode ser utilizado quando o cliente e o servidor estão no mesmo prédio, mas também quando estão longe um do outro. Observando o modelo Cliente-Servidor, notamos que há dois processos envolvidos: - Um da máquina cliente - Um da máquina servidora 4
A comunicação toma forma de um processo cliente enviando uma mensagem pela rede ao processo servidor. Assim, o processo cliente espera por uma mensagem em resposta. Quando o processo servidor recebe a solicitação, ele executa o trabalho solicitado ou procura pelos dados solicitados e envia uma resposta. Outro objetivo da rede de computadores está relacionado às pessoas e não as informações. Isto diz respeito a um meio eficiente de comunicação. Podemos citar os e-mails, mensagens instantâneas ou algo mais complexo como a voz sobre IP ou a vídeo conferência. Exemplo: Reunião entre diretores em locais distintos. Uma atividade cada vez maior nas empresas é a realização de negócios eletronicamente com outras empresas ou pessoas, em especial fornecedores e clientes. Em grandes corporações são utilizados amplamente pedidos e documentos eletrônicos, além de um nicho bastante crescente que é o comércio eletrônico, que embora necessite de outras tecnologias tem como alicerce as redes de computadores. 1.3.2. Redes Pessoais / Aplicações Domésticas Hoje a maior motivação em se ter um computador em casa é a Internet. Alguns dos usos mais populares da Internet para usuários domésticos são: - Acesso a informações remotas - Comunicação entre pessoas - Entretenimento interativo - Comércio eletrônico É comum o uso do correio eletrônico, mensagens instantâneas, salas de bate papos, etc. 5
Outro tipo de comunicação muito freqüente é o que chamamos de peer-to-peer (ponto-a-ponto), uma comunicação não-hierárquica que proporciona a comunicação entre dois computadores. Esse tipo de comunicação também é bastante comum na Internet, como podemos observar em aplicativos como o e-mule, por exemplo. Este tipo de comunicação tende a crescer consideravelmente pela possibilidade da distribuição de recursos. Assim como nas aplicações comerciais, a chamada telefonias via protocolo de Internet (VoIP) tem se tornado bastante comum. O entretenimento é outra forma de aplicação que cresce. Basta observarmos a quantidade de jogos que utilizam de uma infra-estrutura de rede, seja ela local ou distribuída como a internet, além de vídeos e músicas sob demanda. Além de aplicações comerciais e pessoais, nesta década acompanhamos a evolução na comunicação por meio de redes de computadores no campo da medicina, com a tele-medicina, os monitoramentos utilizando câmeras IP. Exemplo: Monitoramento do Centro de Cuiabá. Além das utilidades advindas das redes sem fio que hoje podem alcançar a distâncias de 70 Km oferecendo mobilidade e facilidade do acesso a rede. 1.4. Usuários Móveis Este é um nicho que tem crescido rapidamente. Os computadores móveis, como notebooks, PDAs (Personal Digital Assistants), constituem seus principais 6
representantes. Nestes casos, as redes sem fios são as que têm maior utilidade. São redes que permitem conexões nos mais diversos lugares, como os chamados hotspots (aeroportos, rodoviárias, cafés, etc.) que oferecem acesso a rede mundial por intermédio de conexão sem fio. Esta é uma tecnologia que evoluiu muito na última década, saindo do alcance de poucas centenas de metros até um limite de aproximadamente 70 km com tecnologias como o WIMAX. As redes sem fio têm grande valor para frotas de caminhões, taxis e veículos de entrega. Em muitas cidades, os motoristas pode se localizar através de uma tela de vídeo. Outro exemplo é a utilização de PDAs pelas redes de restaurantes no atendimento ao cliente. É importante destacar que existe uma distinção entre redes sem fio fixa e sem fio móvel, que será discutida no decorrer do curso. À medida que a tecnologia sem fio se torna mais difundida, podem surgir inúmeras aplicações, como observamos, hoje em dia com a fusão dos telefones celulares e os PDAs. Com a chegada do protocolo de aplicações sem fio WAP 2.0 serviços como m-commerce (Mobile Commerce) deve ser a força motriz para esse nicho. Estas então são algumas aplicações que podemos dar as redes de computadores, lembrando que a tecnologia de interconexão de computadores não se restringe somente a ligar uma máquina a outra para troca de arquivos. Devemos entender que na atualidade está fora de moda a construção de aplicações e recursos informáticos que descartem o uso das redes. E para que possamos aplicar todas utilizar todas essas possibilidades é preciso conhecer como se dá a estruturação de protocolos, questões de projeto, compreender os modelos de referência, meios de transmissão etc. 7